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| 徹底解析虛擬平臺網路配置的關鍵技術：虛擬交換器 | ||||
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| 隨著伺服器的虛擬化，機房內部的網路設備也一併精簡，整合到虛擬平臺運作。對於企業來說，這樣的虛擬化提供了速度更快的連線介面，僅需花費較少的預算，即可完成線路的升級。 | ||||
| 伺服器的虛擬化，接連帶動了機房網路的虛擬化，原本在機房內部隨處可見的交換器等網路設備，隨著實體伺服器的精簡，也一併被整合到虛擬平臺，透過軟體模擬的方式，形成虛擬交換器（Virtual Switch，vSwitch）等元件，繼續為虛擬機器提供網路服務。 其實，不單是我們這裡所介紹的幾款企業端虛擬化平臺，就連規模較小的桌上型產品，也同樣能看到虛擬交換器技術的運用。以VMware Workstation為例，在5.0的版本推出之後，利用新加入的「Team」功能，讓數臺虛擬機器可以套用相同的設定（Lan Segment）連接網路，就功能上來看，儼然已經具備了虛擬交換器的雛型。 能提供大量的虛擬網路埠，及提供速度更快的連線介面 虛擬交換器是構成虛擬平臺網路的關鍵角色，相較於實體的交換器設備（Physical Switch，pSwitch），虛擬交換器所具備的網路功能較為簡單，一般來說，以L2層級的應用為主。整體而言，內建大量的虛擬網路埠，以及提供速度更快的連線介面，是交換器虛擬化之後所帶來的最大好處。 就網路埠的數量來說，一臺實體交換器內建的網路埠數量約在5~48埠之間，如果機房內部需要連接網路的設備超過這個數字，就有必要擴充設備，而在虛擬平臺的環境下，光是一臺虛擬交換器便能提供為數可觀的虛擬網路埠，以VMware的ESX為例，一臺ESX伺服器最多可以透過軟體模擬的方式，建立出248臺虛擬交換器，每臺交換器預設的虛擬網路埠數量是56個，可透過手動修改交換器設定的方式，擴充到1,016埠的最大上限。 不僅如此，伺服器虛擬化之後，網路的傳輸速度也能獲得增加。雖然10GbE網路推出已有數年之久的時間，速度更快的100GbE網路也呼之欲出，不過由於10GbE網路設備的價格至今仍是居高不下，一張10GbE網卡即要價數萬元不等，更不用說是內建多個網路埠的交換器設備，因此使得行之有年的GbE仍舊在大多數的企業機房，擔負著骨幹線路的重責大任。 在虛擬化技術的推波助瀾下，企業可以花費較少的預算，便能提升網路的效能。例如，微軟的Hyper-V平臺，虛擬機器與虛擬交換器之間的連線速度，可達10Gbps，換句話說，虛擬化之後，企業僅需購買數張10GbE實體網卡（Physical NIC，pNIC），加上一臺內建10GbE介面的交換器，就能將機房網路升級到全10GbE的環境，而建置費用僅為過去實體環境的數分之一。  依照功能不同，可區分為兩種主要角色 伺服器虛擬化之後，企業仍然可以保留原始的網路架構，不會因為大多數實體伺服器、網路設備整合到虛擬平臺運作，而產生需要重新規畫的問題。 依照功能上的不同，我們可以將虛擬平臺上的交換器，區分為兩種不同的角色，一種是用來連接外部實體網路的「External」，另外一種則是完全封閉，無法連接外界網路的「Private」。 設定External交換器的時候，必須將伺服器的實體網卡介面指派給External交換器做為上鏈（Uplink）線路使用。反之，設定Private交換器的時侯，由於不需要指派實體的網卡介面，因此自然形成一個封閉式的網路環境，適用於不需要連接外部網路的測試環境。 以企業的實際應用來說，兩種虛擬交換器大多是搭配使用，目的是為了在虛擬平臺的網路環境中，建立起階層式的網路架構。舉例來說，我們可以將上線運作中的虛擬機器放置在一臺Private虛擬交換器之上，做為底層的存取交換器（Access Switch）使用，此時，再透過一臺同時連接前端External虛擬交換器的虛擬機器的串接之下，使得虛擬機器能與外部網路進行連線。 該臺同時連接External、Private虛擬交換器的虛擬機器，可以是一臺防火牆（例如Check Point的VPN-1 VE、微軟的ISA），或者是Windows Server 2003叢集伺服器、IPS（例如Reflex System的Virtual Security Appliance）採用透通模式從事安全過濾的資安產品，若為防火牆，則後端的Private交換器就會變成DMZ區，除了透過NAT區隔外部網路之外，同時也會套用防火牆的連線規則從事管理，假使是叢集伺服器、IPS的話，則External、Private交換器之間僅會進行單純的橋接。 除了具備前述兩種的虛擬交換器機制之外，微軟的Hyper-V還額外提供了一種「Internal」虛擬交換器。 嚴格來說，它是Private虛擬交換器的其中一種，但是在功能上，位於Internal虛擬交換器之上的虛擬機器，可以和Hyper-V平臺的Host OS連線，而Private虛擬交換器，則不具備這項功能。
與實體交換器設備之間的功能異同 除了提供虛擬機器集線的用途之外，一般在實體交換器常用到的網路功能，例如VLAN、QoS，以及頻寬聚集（EtherChannel）等項目，在虛擬交換器上也同樣可以做到。 和實體交換器不同的是，內建於虛擬交換器的部份網路功能，仍然需要搭配實體的網路設備才能運作，例如企業經常使用到的VLAN。無論是何種虛擬化平臺，兩臺虛擬交換器之間，均無法建立VLAN的Trunk。 較為特別的是，虛擬交換器也同樣能夠執行封包收集的動作，相當方便。在實體網路的環境下，這項功能必須借助於具備Mirror封包鏡射功能的交換器，或者是L1層級的集線器（Hub），才能進行。 在ESX的虛擬交換器上頭，我們可以啟用Promiscuous Mode（雜亂模式）的功能，之後就可以使用Wireshark（Ethereal）一類的封包側錄工具，監聽位於同一臺虛擬交換器、Port Group，或者是同一個VLAN上的所有網路流量，對於有需要在虛擬平臺從事網路除錯，或者找尋中毒主機的企業來說，就十分有用。 虛擬機器的動態轉移，是企業導入虛擬化平臺之後，經常使用到的一項功能，以ESX的VMotion為例，啟用這項功能之前，必須先在虛擬交換器上完成相關的一些設定，值得注意的是，連接兩臺ESX伺服器間的網路，建議採用GbE以上的等級，若為速度較低的10/100Mbps網路，那麼在移轉的過程中將有可能造成虛擬機器短暫斷線的情況發生。
預計在2009年推出的ESX 4.0，具備一項名為分散式虛擬交換器（Distributed Virtual Switch，DVS）的新技術。藉由DVS，我們可以將分散在同一個區域網路下的多臺虛擬交換器集結起來，虛擬成一臺大型的機箱式交換器（Chassis Switch）集中管理，在不需要個別連接每一臺虛擬交換器的情況下，簡化管理作業。 除此之外，DVS另一項值得一提的應用在於，它同時提供了交換器政策的動態轉移。就現有版本的ESX來說，虛擬機器完成VMotion動態移轉之後，就必須在該臺虛擬機器所在的虛擬交換器上重新設定，但DVS的特色是隨著虛擬機器的搬移而同步移轉交換器設定，不需要額外的手動設定。 DVS的相關技術目前已經提供給網路設備廠商用來開發新產品，例如Cisco新推出的Nexus 1000V交換器，就是一款支援DVS且能部署在未來ESX平臺上的虛擬交換器產品。 目前各家廠牌的企業端虛擬化產品，除了一般常見的付費版本之外，也有提供功能簡化後的免費版本，讓人自由下載。相較於市售版本，免費版本的套件在網路功能方面皆有所精簡。舉例來說，像是虛擬機器的動態移轉能力（如VMware ESX的VMotion），以及實體伺服器之間的高可用性（High Availability，HA）備援機制，就只有付費版本才有提供；此外，像是Citrix XenServer的免費版本XenExpress還更進一步地，去除在虛擬交換器上設定VLAN的能力。 就功能來說，這些免費版本僅適合測試，而非應用於架構複雜的實際上線環境。 |
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